Всем известно, что основой для производства стекла является песок. Но не тот, который мы привыкли видеть около своего дома, а специальный кварцевый песок, мелкодисперсный и обогащённый, содержащий большое количество SiO2. Его песчинки в разы меньше, чем у привычного нам пляжного песка, — скорее он похож на пищевую соду.
В состав стекла, кроме кварцевого песка, входят сульфат натрия или сода, мел или известняк, пегматит и доломит. При необходимости добавляют краситель. Иногда в состав шихты (шихта — смесь сырьевых компонентов) добавляют стеклянный бой. Ещё в неё включены особые кислотные и базовые стеклообразующие окислы, а также вспомогательные компоненты.
Смесь сначала нагревают до очень высоких температур, для того, чтобы из непрозрачной шихты получилась прозрачная единая субстанция. Стекло является аморфным веществом, которое в твёрдом состоянии не обладает свойствами кристаллического вещества. По сути, оно является жидкостью, находящимся в застывшем состоянии.
Этапы производства стекла
- Первый этап — это варка стекломассы, при которой как раз и происходит нагревание до таких температур, при которых твёрдые и тугоплавкие вещества SiO2 и Al2O3 переходят в расплавленное состояние. Получается вязкая, насыщенная пузырьками, стекломасса, которую продолжают нагревать для получения однородности. При дальнейшем нагревании она становится все менее вязкой, что освобождает ее от пузырьков. Температура может достигать 1600 градусов по Цельсию, что требует использования специальных печей и делает процесс весьма сложным.
- Второй этап — постепенное охлаждение стекломассы, для получения её в вязком состоянии, чтобы получить возможность придать форму стеклу. Формование осуществляется одной из технологий — вытягиванием, прокатом, прессованием, литьём, выдуванием. После получения формы, для её закрепления температуру резко снижают. Чтобы материал не треснул, температуру снижают тоже в несколько этапов. Сначала достаточно резко, до начала затвердевания изделия, затем медленно, до перехода к хрупкому состоянию и, до температуры окружающей среды, идет снова быстрое понижение температуры.
Две основные технологии: Флоат и Фурко
При методе Фурко, который разработал Эмиль Фурко в 1902 году, применяется машинная вытяжка. Стекло в виде ленты вытягивается из стекловаренной печи, поступает в шахту через прокатные валики, охлаждается там, и режется на отдельные листы.
Флоат-метод является более современным и результативным, чем метод Фурко. Впервые его внедрили в 1959 году на фирме «Паддингтон». При применении этого метода, расплавленная стеклянная смесь поступает в виде ленты в охлаждающую ёмкость с оловом. При этом стекло получается идеально гладким, прозрачным, при максимальном отсутствии посторонних вкраплений и дефектов.